39. Опишите диодные электронные ключи.
Электронный ключ включает и выключает электрические цепи при подаче управляющих сигналов, поэтому режим работы ключа характеризуется одним из двух состояний: «включено» — «выключено».
Рассмотрим работу диодных ключей. Их подразделяют на последовательные и параллельные. В последовательном диодном ключе, схема которого показана на рис. 6.7, а, диод включен последовательно с сопротивлением нагрузки.
Если на входе ключа действует положительное напряжение, то диод открыт, его сопротивление в прямом направлении Rд = Rпр<<Rи и uвых ≈ uвх- При этом α = 45°, а на выходе ключа выделяется напряжение той же полярности и примерно одинаковой амплитуды, что и на входе.
Рис. 6.7
При отрицательном входном напряжении диод закрыт, его сопротивление Rд = Roбр>>R и выходное напряжение uвых≈ uвх( R/Rобр) <<. uвх В этом случае α— α’≈ О, а напряжение входного сигнала практически полностью падает на диоде uвых≈0. Если в схеме (рис. 6.7, а) изменить полярность включения диода, то график функции uвых ≈ ψ(uвх ) повернется на 180°. При этом будут ограничены сигналы положительной полярности.
Параллельный диодный ключ (рис. 6.7, в) содержит диод, включенный параллельно сопротивлению нагрузки Rн. Предполагая Rн = ∞, нетрудно убедиться, что при подаче на вход ключа положительного напряжения диод открывается (ключ замыкается), его сопротивление становится незначительным и напряжение на диоде (следовательно, на выходе ключа) uвых = 0. Действие отрицательного напряжения на входе ключа приводит к запиранию диода (ключ разомкнут) и uвых ≈ uвх, что видно из передаточной характеристики ключа (рис. 6.7, г). Для ограничения сигналов отрицательной полярности следует полярность включения диода изменить на обратную.
Для двустороннего ограничения сигналов применяют двусторонние ограничители (двойные диодные ключи). Схема двойного диодного ключа, представляющего собой комбинацию из двух параллельных диодных ключей приведена на рис, 6.9, а, а двустороннее ограничение синусоидального напряжения с помощью такого ключа показано на рис. 6.9, б. Входное синусоидальное напряжение, поступающее на вход двойного ключа, передается на выход, если оно находится в пределах границ, определяемых уровнями смещения первого и второго ключей (соответственно Eсм1 и Eсм2). При превышении уровнем сигнала данных границ Uвых = 0. Напряжение на выходе ключа имеет, таким образом, форму импульсов, близких к прямоугольным.
Рис. 6.9
В отличие от диодных ключей, у которых вход и выход непосредственно связаны между собой, транзисторные ключи позволяют осуществить разделение управляющей (входной) и управляемой (выходной) цепей, что часто необходимо на практике. Кроме того, транзисторные ключи обладают усилительными свойствами, а следовательно, возможностью получения прямоугольных импульсов с крутыми фронтами из синусоидального напряжения небольшой амплитуды.
40. Опишите схему, принцип работы и применение мультивибратора
Схема транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыми ёмкостными связями.
Схема может находиться в одном из двух нестабильных состояний и периодически переходит из одного в другое и обратно. Фаза перехода очень короткая благодаря положительной обратной связи между каскадами усиления.
Состояние 1: Q1 закрыт, Q2 открыт и насыщен, C1 быстро заряжается базовым током Q2 через R1 и Q2, после чего при полностью заряженном C1 (полярность заряда указана на схеме) через R1 не течет ток, напряжение на C1 равно (ток базы Q2)* R2, а на коллекторе Q1 — питанию.
Напряжение на коллекторе Q2 невелико (падение на насыщенном транзисторе).
C2, заряженный ранее в предыдущем состоянии 2 (полярность по схеме), начинает медленно разряжаться через открытый Q2 и R3. Пока он не разрядился, напряжение на базе Q1 = (небольшое напряжение на коллекторе Q2) — (большое напряжение на C2) — то есть отрицательное напряжение, наглухо запирающее транзистор.
Состояние 2: то же в зеркальном отражении (Q1 открыт и насыщен, Q2 закрыт).
Переход из состояния в состояние: в состоянии 1 C2 разряжается, отрицательное напряжение на нём уменьшается, а напряжение на базе Q1 — растет. Через довольно длительное время оно достигнет нуля. Разрядившись полностью, С2 начинает заряжаться в обратную сторону, пока напряжение на базе Q1 не достигнет примерно 0,6 В.
Это приведет к началу открытия Q1, появлению коллекторного тока через R1 и Q1 и падению напряжения на коллекторе Q1 (падение на R1). Так как C1 заряжен и быстро разрядиться не может, это приводит к падению напряжения на базе Q2 и началу закрытия Q2.
Закрытие Q2 приводит к снижению коллекторного тока и росту напряжения на коллекторе (уменьшение падения на R4). В сочетании с перезаряженным C2 это ещё более повышает напряжение на базе Q1. Эта положительная обратная связь приводит к насыщению Q1 и полному закрытию Q2.
Такое состояние (состояние 2) поддерживается в течение времени разряда C1 через открытый Q1 и R2.
Таким образом, постоянная времени одного плеча есть С1 * R2, второго — C2 * R3. Это дает длительность импульсов и пауз.
Также эти пары подбираются так, чтобы падение напряжения на резисторе в условиях протекания через него тока базы было бы большим, сравнимым с питанием.
R1 и R4 подбираются намного меньшие, чем R3 и R2, чтобы зарядка конденсаторов через R1 и R4 была быстрее, чем разрядка через R3 и R2. Чем больше будет время зарядки конденсаторов, тем положе окажутся фронты импульсов. Но отношения R3/R1 и R2/R4 не должны быть больше, чем коэффициенты усиления соответствующих транзисторов, иначе транзисторы не будут открываться полностью